无线传感器网络能量高效的优化策略研究

发布时间：2021-05-17 00:21

　　无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）是由大量具有数据采集、数据处理、数据存储和无线通信等功能的资源受限的微型传感器节点以自组织和多跳路由方式构成的信息传输网络,目前已广泛应用于环境监测、智能家居、智慧农业、资源勘探、军事防御等领域。然而,WSNs中的传感器节点通常由能量有限的电池提供,而且常被部署于无人值守、复杂、恶劣的环境中,同时数量巨大,分布广,所以常会因为能量耗尽无法得到及时有效的补充,导致整个网络功能的降低或消失,影响网络的经济性和实用性。因此,在WSNs的设计与应用过程中,有效地提高能量利用率,延长网络寿命是首先需要考虑的重要因素之一。本文针对WSNs中目标覆盖、路由协议、数据传输三个方面展开能量高效的优化策略研究,并提出了相关解决方案。本文的主要研究内容总结如下:（1）针对最大化网络寿命的目标覆盖问题,在现有基于传感器节点集合划分的目标覆盖算法基础上,提出了网络寿命最大化的启发式目标覆盖算法,该算法以轮为单位度量网络寿命,通过引入关键覆盖目标的概念和关键覆盖目标优先覆盖的原则,计算每轮中的最优覆盖子集,从而求出网络寿命的局部最优解,通... 

【文章来源】：苏州大学江苏省

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 WSNs概述
        1.1.1 系统结构
        1.1.2 技术特点
        1.1.3 传感器节点结构及各功能模块能耗
    1.2 研究背景和意义
    1.3 研究内容及目标
    1.4 本文组织结构
第二章 WSNS中的主要能量高效优化策略
    2.1 WSNs网络寿命
    2.2 WSNs中能量高效优化策略分类
    2.3 节点硬件能效优化策略
    2.4 无线通信能效优化策略
        2.4.1 物理层能效优化策略
        2.4.2 MAC层能效优化策略
        2.4.3 数据链路层能效优化策略
        2.4.4 网络层能效优化策略
        2.4.5 跨层联合能效优化策略
    2.5 能量供应优化策略
    2.6 本章小结
第三章 网络寿命最大化的启发式目标覆盖算法研究
    3.1 引言
    3.2 概率覆盖模型
    3.3 网络模型与相关定义
        3.3.1 网络模型
        3.3.2 相关定义
    3.4 问题描述与分析
    3.5 网络寿命最大化的启发式目标覆盖算法HTCA-MNL
    3.6 算法性能评估
    3.7 本章小结
第四章 融合链结构和簇结构的层次路由协议研究
    4.1 引言
    4.2 无线信号收发能量模型
    4.3 层次路由协议
        4.3.1 树结构层次路由协议
        4.3.2 链结构层次路由协议
        4.3.3 簇结构层次路由协议
    4.4 融合链结构和簇结构的层次路由协议EHRP-CC
        4.4.1 问题提出与解决方案
        4.4.2 网络模型
        4.4.3 EHRP-CC协议算法执行流程
        4.4.4 EHRP-CC协议工作时序
    4.5 EHRP-CC协议能耗分析与性能评估
        4.5.1 能耗分析
        4.5.2 实验环境设置
        4.5.3 实验结果与性能评估
    4.6 本章小结
第五章 基于线性网络编码的高效数据传输策略研究
    5.1 引言
    5.2 MSM问题模型
        5.2.1 系统模型
        5.2.2 面向多个多流组播的线性网络编码和攻击模型
    5.3 算法设计
        5.3.1 源点固定情况下MSM问题的算法设计
        5.3.2 源点不固定情况下MSM问题的算法设计
    5.4 仿真实验与性能评估
        5.4.1 实验参数设置
        5.4.2 LP算法性能
        5.4.3 LPR算法性能
    5.5 本章小结
第六章 工作总结与研究展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
缩略词
攻读博士学位期间取得的主要研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向环境感知的无线传感网络路由方法综述[J]. 董海俊,韦素媛,刘兴成,齐小刚,刘立芳,范英盛.  计算机科学. 2018(01)
[2]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君.  电子与信息学报. 2013(01)
[3]无线传感器网络能量优化与建模技术综述[J]. 谢和平,周海鹰,左德承,徐杰,周鹏.  计算机科学. 2012(10)
[4]基于延迟唤醒的无线传感器网络的分布式区域覆盖算法[J]. 何欣,桂小林,安健.  计算机研究与发展. 2011(05)
[5]无线传感器网络中能量均衡和覆盖半径自适应调整的分布式目标覆盖算法[J]. 张红武,王宏远,丰洪才.  小型微型计算机系统. 2010(04)

博士论文
[1]无线传感器网络声目标定位中能耗控制技术研究[D]. 甄成方.中北大学 2016
[2]无线传感器网络若干关键技术的研究[D]. 尚兴宏.南京理工大学 2013
[3]无线传感器网络中目标覆盖算法研究[D]. 张红武.华中科技大学 2009



本文编号：3190694